Биометрическое исследование основного обмена человека Дж. А. Харрис и Ф. Дж. Бенедикт
Опубликовано 8 октября 1918
Европейские и американские лабораторные исследования показали, что газообмен зависит от множества факторов и его измерение, которое должно стать стандартом, необходимо проводить в очень точно контролируемых условиях. Необходимо не просто разработать аппарат, определяющий параметры прямой калориметрии. Нужно учесть некоторые биологические факторы, имеющие важнейшее значение в качестве источников погрешности измерений. Такими факторами являются мышечная активность и стимулирующее действие недавно съеденной пищи. Выработка тепла человеком в состоянии полного покоя и через 12-14 часов после последнего приема пищи получила название основного обмена.
В течение последнего десятилетия лаборатория питания принимала участие в проведении серии опытов по определению основного обмена у здоровых людей обоих полов различного возраста. Были использованы самые современные методики.
Все участники имели нормальную температуру тела (лихорадящие кандидаты были отсеяны). Последний прием пищи у всех частников был за 12-14 часов до испытания. Необходимый для непрямой калориметрии кратковременный, идеальный (мышечный) покой автоматически записывал все движения, даже незаметные наблюдателю.
Были биометрически проанализированы измерения 136 мужчин, 103 женщин и 94 новорожденных и определены статистические константы (средние значения, стандартное отклонение, коэффициенты вариации, коэффициенты корреляции и уравнение регрессии), которые смогут послужить в качестве стандартных величин при определении обмена веществ, впредь до проведения большего числа исследований и сбора более обширных данных.
При проведении этого анализа мы исходили из убеждения, что наибольшая польза в лабораторном исследовании основного обмена будет получена при измерении показателей у практически здоровых людей, не выделяющихся из общей популяции.
При определении взаимосвязи некоторых физических и физиологических показателей было определено, что между базальным уровнем пульса и метаболизмом имеется слабая, но достоверная корреляция. Значительная корреляция была получена при сравнении роста и веса испытуемых с выработкой ими тепла. Достоверность этой корреляции была очень высока (r=0,80 – у мужчин; r=0,60 – у женщин; r=0,80 – у новорожденных).
Также было доказано, что изменение основного обмена с возрастом хорошо описывается линейным уравнением:
«For men (N = 136)
h = 1823.80 — 7.15, a, hk = 28.703 -0.112 a, hd = 1022:17 — 3.60 a
For women (N = 103)
h = 1420.47 — 2.29 a, hk = 28.308 — 0.124 a, hd = 942.25 — 2.96 a»
где h = общая продукция тепла за 24 часа в калориях, hk = количество калорий на килограмм веса, hd = количество калорий на квадратный метр площади тела, a = возраст в годах.
Таким образом, ежегодно у мужчин уменьшается выработка тепла на 7,15 калории и на 2,29 калории у женщин. Это связанно с тем, что женщины меньше мужчин. Если рассчитывать снижение метаболизма из расчета калория на килограмм или калория на квадратный метр площади, результаты для двух полов будут практически аналогичны.
В среднем, уровень основного обмена, рассчитанный на основании статистического анализа исследований, составляет 1632 калории для мужчин и 1349 калории для женщин. Получается, что ежедневно продукция тепла у женщин ниже на 300 калорий, что опять же связано с меньшими размерами. При пересчете на килограмм веса разница уже не столь существенна, продукция тепла у мужчин – 25,7 кал/кг, тогда как у женщин – 24,5 кал/кг. При пересчете на квадратный метр площади тела разница тоже небольшая – 925 кал/м2 против 850 кал/м2.
Действие так называемого закона поверхности тела, согласно которому обмен веществ пропорционален площади поверхности тела, было тщательно проверено. Было показано, что ранее приведенные доказательства этого закона ошибочны. Производство тепловой энергии не пропорционально площади поверхности тела н непропорционально массе тела. Эти параметры влияют на основной обмен, но сами по себе не могут его предсказать.
В результате были выведены формулы для расчета приблизительного количества вырабатываемого телом человека тепла за сутки:
«For men, h = 66.4730 + 13.7516 w + 5.0033 s — 6.7550 a
For women, h = 655.0955 + 9.5634 w + 1.8496 s — 4.6756 a»
где h = общая выработка тепла за 24 часа, w = вес в килограммах, s = рост в сантиметрах, а = возраст в годах.
Эти уравнения верны для значений веса в диапазоне от 25кг до 124,9кг, роста – 151см – 200см, и для людей в возрасте от 21 до 70 лет.
Эти уравнения ценны для клинической практики. Их полезность была продемонстрирована в тестировании как типичных, так и не типичных случаев нарушений метаболизма, в исследовании дифференциации полов по метаболической активности, а так же сравнение метаболизма спортсменов и людей, не занимающихся спортом.